Вопросы для самопроверки

1. Чем отличается нагрев плазменной струей от нагрева плазменной дугой?

2. Как рассчитать тепловую мощность источника плазмы, если известна его электрическая мощность?

3. В каких случаях при плазменном нагреве наблюдается проплавление поверхности?

4. Как можно использовать плазменный нагрев для улучшения структуры поверхностного слоя заготовки?

5. Назовите основные особенности плазменно-механической обработки.

Заключение

При анализе и совершенствовании технологических систем большую роль играет описание законов изменения температур на контактных поверхностях тел, участвующих в теплообмене. Решение задач, относящихся к определению температур контактных поверхностей тел при различных рабочих процессах или температур в узлах станочного оборудования, может быть выполнено с помощью инженерной методики расчета температур.

В зависимости от конкретных условий описание тепловых процессов и тепловых полей в технологических системах может быть выполнено аналитическими методами, численными способами с помощью ЭВМ, методами моделирования или экспериментально. Важным участком технологических систем являются контактные поверхности между заготовкой и инструментом. Для контактных поверхностей могут быть рекомендованы оптимальные температуры, зависящие от свойств материалов заготовки и инструмента. Оптимальные температуры могут быть достигнуты регулированием режимов обработки, а также введением дополнительных источников (плазменный, лазерный и другой нагрев) или стоков теплоты. Если в качестве стока теплоты используется охлаждающая жидкость, то ее маршрут должен быть построен таким образом, чтобы эта среда прежде всего встречала нагретые поверхности инструмента, а затем уже поверхности стружки и заготовки.

При прочих равных условиях предпочтительнее инструментальные материалы более высокой теплопроводности не только потому, что они усиливают рассеяние теплоты в массе инструмента, но и потому, что они активнее проводят теплоту в окружающую (в том числе охлаждающую) среду. Теплопроводность материала инструмента должна быть тем выше, чем ниже теплопроводность материала заготовки.

При конструировании оборудования следует по результатам расчета или экспериментов определять температурные поля и вероятные тепловые деформации важнейших деталей и предусматривать устройства для компенсации погрешностей, вызванных этими деформациями.

Литература

1. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах: Учебник.– М.: Машиностроение, 1990.– 288с.

2. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов.- М.: Машиностроение, 1981.–279с.

3. Обработка материалов резанием с плазменным нагревом./общ. ред. А.Н. Резникова.– М.: Машиностроение, 1986.–232с.

Приложения

1. Коэффициенты теплопроводности λ и температуропроводности ω, объемная теплоемкость сρ материалов заготовки и инструмента (средние в диапазоне температур, возникающих при механической обработке)

Материал	Марка	λ Вт/(м·°С)	ω·10 4 м2/с	сρ·10 –6 Дж/(м3·°С)
Сталь углеродистая	40 45	38,5 40,2	0,076 0,080	5,06 5,02
Сталь низколегированная	30Х 40Х ШХ15 20ХН3А 30ХГС	35,2 33,9 33,4 33,5 36,0	0,072 0,067 0,065 0,066 0,070	4,89 5,06 5,15 5,07 5,14
Сталь аустенитного класса	20Х23Н18 110Г13Л 12Х18Н9Т 14Х17Н2	21,5 22,2 22,6 25,0	0,050 0,042 0,050 0,060	4,30 5,28 4,52 4,17
Сталь инструментальная	У12 ХВГ Р18	34,7 27,2 27,2	0,071 0,054 0,057	4,89 5,04 4,77
Жаропрочный сплав	ВТ4 ХН77ТЮР	12,9 19,7	0,043 0,041	3,01 4,8
Чугун	СЧ30	39,8	0,113	3,52
Твердый сплав	ВК8 Т14К8 Т15К6	54,4 33,9 27,2	0,246 0,110 0,100	2,21 3,08 2,72
Алмаз	АС	520,0	0,830	6,26
Кубический нитрид бора (эльбор)	–	41,9	0,180	2,30
Медь	–	361,0	0,990	3,65
Константан	–	27,2	0,076	3,56

2. Коэффициенты теплопроводности λ, температуропроводности ω, коэффициенты кинематической ν и динамической μ вязкости, коэффициент объемного расширения β и критерии Рr для сухого воздуха и воды в зависимости от температуры Θ.

Воздух (при нормальном давлении р = 0,1 МПа)

Θ,°С	λ·10 2, Вт/(м°С)	ω·10 6 м2/с	ν·10 6 м2/с	β·10 4 1/°С	Рr
20 50 100 150 200 250 300 350	2,59 2,83 3,21 3,56 3,93 4,27 4,60 4,91	21,4 25,7 33,6 42,1 51,4 61,0 71,6 81,9	15,06 17,95 23,13 28,94 34,85 40,61 48,33 55,46	34,1 30,9 26,8 23,6 21,1 19,1 17,4 16,0	0,703 0,698 0,688 0,683 0,680 0,677 0,674 0,676

Вода (на линии насыщения)

Θ,°С	λ·10 2, Вт/(м°С)	ω·10 8 м2/с	ν·10 6 м2/с	μ·10 4 Па·с	β·10 4 1/°С	Рr
20 30 40 50 60 70 80 90 100	59,9 61,8 63,5 64,8 65,9 66,8 67,4 68,0 68,3	14,3 14,9 15,3 15,7 16,0 16,3 16,6 16,8 16,9	1,006 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295	10,004 8,01 6,53 5,49 4,70 4,06 3,55 3,15 2,82	1,81 3,21 3,87 4,49 5,11 5,70 6,32 6,95 7,52	7,02 5,42 4,31 3,54 2,98 2,55 2,21 1,95 1,75

103